6.经典力学的局限性教学设计第一课时

6.经典力学的局限性　 高中物理       人教2003课标版

1、知识目标：

（1）了解经典力学的发展历程和伟大成就。

（2）认识经典力学的局限性和适用范围。

（3）初步了解微观和高速世界中的奇妙现象。

（4）了解相对论、量子论的建立对人类深入认识客观世界的作用，知道物理学改变人们世界观的作用。

2、过程与方法

通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的。

3、情感、态度与价值观

通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识的知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。

在前面的几节学习中，学生了解了牛顿发现万有引力定律，并应用到海王星、冥王星的发现，再到宇宙航行等万有引力理论成就的介绍，使学生对牛顿力学产生敬仰之时，来一个经典力学的局限性的介绍，拓展学生的知识、开阔学生的视野的同时，正确认识物理学理论的发展与适用范围，科学永远是一部“末完成的交响曲”。

【学习重点】

牛顿运动定律的适用范围

【学习难点】

高速运动的物体，速度和质量之间的关系

引入新课

教师活动：自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这方面的知识。

进行新课

教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题

[用投影片出示]：

1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。

2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。

3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。

4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？

5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？

学生活动：阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。

点评：

教师活动：待学生阅读教材后，倾听学生代表的发言，和其他学生一起点评、补充。

［学生A］经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用；在强引力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。

［学生B］因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用 ［学生C］从上面分析知：牛顿运动定律的适用范围是：宏观物体，低速运动。

教师总结：

从经典力学到相对论的发展以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个物理量都与物体的运动速度无关.一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样。这就是经典力学的绝对时空观. 到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难。在新事物 面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论。狭义相对论指出：长度、

时间和质量都是随物体的运动速度而变化的（钟慢效应）m=2201cvm（质—速效应）上式中，各式里的v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，l0和l分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；t和t0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；m0和m分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量. 但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（v<<c），则上面的一些结果就变为l≈l0，t≈t0，m≈m0，因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的. 继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间——时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间和引力现象的认识大大深化了“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论

（三）课堂小结:

1、从低速到高速：经典力学适用于____________; 

2、从宏观到微观：经典力学适用于_____________; 

3、从弱力到强力：经典力学适用于_____________

6.经典力学的局限性　

6.经典力学的局限性　

引入新课

教师活动：自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这方面的知识。

进行新课

教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题

[用投影片出示]：

1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。

2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。

3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。

4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？

5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？

学生活动：阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。

点评：

教师活动：待学生阅读教材后，倾听学生代表的发言，和其他学生一起点评、补充。

［学生A］经典力学在微观领域和高速运动领域不再适用；在不同参考系中不能适用；在强引力的情况下，经典的引力理论也是不适用的。

［学生B］因为微观粒子（如电子、质子、中子）在运动时不仅具有粒子性，而且还具有波动性，经典力学不能说明这种现象，所以它不再适用，同时在高速运动领域，由于物体运动速度太快，要导致质量发生变化，而经典力学认为质量是不变的，所以经典力学在高速运动领域内也不再适用 ［学生C］从上面分析知：牛顿运动定律的适用范围是：宏观物体，低速运动。

教师总结：

从经典力学到相对论的发展以牛顿运动定律为基础的经典力学中，空间间隔（长度）s、时间t和质量m这三个物理量都与物体的运动速度无关.一根尺子静止时这样长，当它运动时还是这样长；一分钟不论处于静止状态还是处于运动状态，其快慢保持不变；一个物体静止时的质量和运动时的质量一样。这就是经典力学的绝对时空观. 到了19世纪末，面对高速运动的微观粒子发生的现象，经典力学遇到了困难。在新事物 面前，爱因斯坦打破了传统的时空观，于1905年发表了题为《论运动物体的电动力学》的论文，提出了狭义相对性原理和光速不变原理，创建了狭义相对论。狭义相对论指出：长度、

时间和质量都是随物体的运动速度而变化的（钟慢效应）m=2201cvm（质—速效应）上式中，各式里的v都是物体的运动速度，c是真空中的光速，l0和l分别为在相对静止和运动系统中沿速度方向测得的物体的长度；t和t0分别为在相对静止和运动的系统中测得的时间；m0和m分别为在相对静止和运动系统中测得的物体质量. 但是，当宏观物体的运动速度远小于光速时（v<<c），则上面的一些结果就变为l≈l0，t≈t0，m≈m0，因而对于宏观低速运动的物体，使用牛顿定律来处理问题，还是足够精确的. 继狭义相对论之后，1915年爱因斯坦又建立了广义相对论，指出空间——时间不可能离开物质而独立存在，空间的结构和性质取决于物质的分布，使人类对于时间、空间和引力现象的认识大大深化了“狭义相对论”和“广义相对论”统称为相对论

（三）课堂小结:

1、从低速到高速：经典力学适用于____________; 

2、从宏观到微观：经典力学适用于_____________; 

3、从弱力到强力：经典力学适用于_____________